[发明专利]用于可再充电锂电池的负极和包括其的可再充电锂电池

说明书

技术领域

本文所述的技术一般地涉及可再充电锂电池。

背景技术

作为用于小型可携带电子装置和使用有机电解液的电源，锂可再充电电池最近受到关注。锂电池可以具有两倍于利用碱性水溶液的常规电池或更高的放电电压，并且因此具有高的能量密度。

对于可再充电锂电池的正极活性物质，通常使用具有能够嵌入锂离子的结构的锂-过渡金属氧化物，例如，LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNi_1-xCo_xO₂(0<x<1)等。对于负极活性物质，通常使用可嵌入和脱嵌锂离子的各种碳类材料，例如人造石墨、天然石墨和硬碳。

可通过涂覆其中混合有活性物质、粘结剂和溶剂的浆料，并将其分散于集电器上并干燥来形成电极。在本文中，当涂覆浆料大于或等于预定水平时，即，厚度，则涂层与集电器可具有弱的粘附性，并且因此引起电极上的裂纹。为了改善这个问题，可以包括更多的粘结剂，这可使电极的浸渍性变差。电极的浸渍性变差可随后使诸如循环寿命等电池性能变差。

发明内容

本发明实施方式中的一个为用于可再充电锂电池的负极，其通过改善厚膜电极的柔性以防止裂纹并且改善粘附性和浸渍性而具有改善的循环寿命特性。

一个实施方式提供了用于可再充电锂电池的负极，其包括负极活性物质和粘结剂，其中粘结剂包括羧甲基纤维素和苯乙烯-丁二烯橡胶，且羧甲基纤维素具有约300,000g/mol至约500,000g/mol的重均分子量。

羧甲基纤维素可以包括由以下化学式1表示的重复单元和由以下化学式2表示的重复单元。

化学式1

在上述化学式1中，

R¹至R³独立地为氢或-(CH₂)_p1-COOX¹，并且R¹至R³中的至少一个为–(CH₂)_p1-COOX¹，其中p¹为范围从1至5的整数，且X¹为碱金属，以及

n1为大于或等于600的整数。

化学式2

在上述化学式2中，并且

n²为0至2000的整数。

羧甲基纤维素可具有约0.5至约0.7的用羧酸盐基取代羟基的取代度。

由上述化学式1表示的重复单元的摩尔数(n1)和由上述化学式2表示的重复单元的摩尔数(n2)之和可以为约1300至约3000。

基于负极活性物质和粘结剂的总量，可包括约0.4wt％至约2wt％的量的羧甲基纤维素。

苯乙烯-丁二烯橡胶的玻璃化转变温度可以大于约–50℃且小于约20℃。

苯乙烯-丁二烯橡胶的平均粒径(D50)可以为约100nm至约250nm。

基于负极活性物质和粘结剂的总量，可包括约0.5wt％至约2wt％的量的苯乙烯-丁二烯橡胶。

粘结剂可进一步包括聚乙烯醇。

聚乙烯醇可以包括由以下化学式3表示的重复单元。

化学式3

在上述化学式3中，m为大于或等于1500的整数。

基于负极活性物质和粘结剂的总量，可包括大于约0wt％且小于或等于约0.5wt％的量的聚乙烯醇。

可包括约95:5至约99:1的重量比的负极活性物质和粘结剂。

荷载水平，每单位面积的负极的重量比，可以大于或等于约12mg/cm²，且填充密度，每单位体积的负极的重量比，可以大于或等于约1.60g/cc。

另一实施方式提供了可再充电锂电池，其包括用于可再充电锂电池的负极。

另一方面，提供了可再充电锂电池，其包括负极；正极；和电解质溶液。